华中科技大学 工程材料学 第02章 材料的结构课件.ppt

《华中科技大学 工程材料学 第02章 材料的结构课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一章晶体材料的结构引言晶体学基础知识六方晶系的指数纯金属常见的三种晶体结构材料的实际晶体结构点缺陷线缺陷－位错面缺陷－晶体中的界面引言材料的结构与性能一、材料的结构（Structure）材料的结构分两个层次，一种是原子尺度的结构(atomic-scalestructure)，在材料学中常称为晶体结构或相结构(Crystalline/latticestructure)，对应有晶体(crystal)和非晶体(non-crystal)；另一种是微观尺度的结构(microscopic-scalestructure)，在材料学科中常称为显

2、微组织(microstructure)，对应于金相（morphology）。引言材料的结构与性能二、材料的结构对性能的影响晶体结构对性能的影响Contrastinmechanicalbehaviorof(a)aluminum(relativelyductile)and(b)magnesium(relativelybrittle)resultingfromtheatomic-scalestructureComparisonofcrystalstructuresfor(a)aluminum(FCC)and(b)magnesium(HC

3、P).成分晶体结构硬度导电性加工性能金刚石C立方晶系高不导电差石墨C六方晶系低导电好引言材料的结构与性能显微组织对性能的影响引言材料的结构与性能第一节晶体学基础知识一、原子的排列方式分子的构成单原子：如金属材料；多原子：如陶瓷材料；大量原子：如高分子材料。原子排列：粒子(原子、离子或分子)无规则的堆积。特点：各向同性；黏度为其力学性能的基本参数，能保持自己形状的为固体，不能保持自己形状的为液体；随温度的升高黏度减小，在液体和固体之间没有明显的温度界限。1.非晶体晶体学基础知识中科院物理所汪卫华（Science315,1385,20

4、07）：超高塑性和超高强度的块体非晶合金材料；材料系柳林等老师：块体非晶合金材料。2.晶体原子排列：粒子(原子、离子或分子)在三维空间呈周期性的规则重复排列（长程有序）。特点：各向异性：不同方向原子的排列方式不相同，因而其表现的性能也有差异固定的熔点：排列规律能保持时呈现固体，温度升高到某一特定值，排列方式的解体，原子成无规则堆积，这时大多呈现不能保持自己形状的液体。3.部分晶体常出现在高分子材料或复合材料中结晶度其中晶体所占的比例晶体学基础知识晶体与非晶体的结构上的差异晶体学基础知识二、晶格与晶胞晶格为了表达空间原子排列的几何规

5、律，把粒子(原子或分子)在空间的平衡位置作为节点，人为地将节点用一系列相互平行的直线连接起来形成的空间格架称为晶格。晶体学基础知识二、晶格与晶胞晶胞:构成晶格的最基本单元。在三维空间重复堆砌可构成整个空间点阵，通常为小的平行六面体。晶胞要顺序满足①能充分反映整个空间点阵的对称性，②具有尽可能多的直角，③体积要最小。点阵常数:平行六面体的三个棱长a、b、c和其夹角α、β、γ，可决定平行六面体尺寸和形状，这六个量亦称为点阵常数。晶体学基础知识三、晶系按点阵常数的特征对晶体的分类。晶体学基础知识四、晶向与晶面指数A、晶向与立方晶系晶向指

6、数晶向：空间点阵中节点列的方向。空间中任两节点的连线的方向，代表了晶体中原子列的方向。晶向指数：表示晶向方位符号。晶体学基础知识任意阵点P的位置可以用矢量或者坐标来表示。OP=u+v+w晶向指数：[uvw]标定方法：建立坐标系结点为原点，三棱为方向，点阵常数为单位；在晶向上任两点的坐标(x1,y1,z1)(x2,y2,z2)。(若平移晶向或坐标，让在第一点在原点则下一步更简单)；计算x2-x1：y2-y1：z2-z1；化成最小、整数比u：v：w；放在方括号[uvw]中,不加逗号,负号记在上方。晶体学基础知识晶向族：原子排列情况相同

7、，但空间位向不同的一组晶向的集合。表示方法：用尖括号表示。举例：可见任意交换指数的位置和改变符号后的所有结果都是该族的范围。晶向指数特征：与原点位置无关；每一指数对应一组平行的晶向。晶体学基础知识晶向指数表示着所有相互平行、方向一致的晶向；所指方向相反，则晶向指数的数字相同，但符号相反；晶体中因对称关系而等同的各组晶向可归并为一个晶向族，用表示晶向指数的意义：晶体学基础知识B、晶面与立方晶系晶面指数晶面：空间中不在一直线任三个阵点的构成的平面，代表了晶体中原子列的方向。晶面指数：表示晶面方位的符号(Miller

8、指数）。标定方法：建立坐标系结点为原点，三棱为方向，点阵常数为单位（原点在标定面以外，可以采用平移法）；晶面在三个坐标上的截距a1，a2，a3；计算其倒数b1，b2，b3；化成最小、整数比h：k：l；放在圆方括号(hkl)，不加逗号，负号记在上方。